[发明专利]非易失性存储器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种非易失性存储器，包括源电极、漏电极、以及从下而上依次堆叠设置的栅极、电荷阻挡层、电荷俘获层、电荷隧穿层和有源沟道层，所述源电极和所述漏电极分别设置于所述有源沟道层的两侧且包覆部分所述有源沟道层；所述电荷俘获层包括若干N型氧化物半导体薄膜和若干P型氧化物半导体薄膜，所述N型氧化物半导体薄膜和所述P型氧化物半导体薄膜交替堆叠设置，使得不仅能同时实现电编程与擦除操作，以及具有良好的数据保持特性，而且有利于降低所述非易失性存储器的操作电压，提高电编程与擦除效率。本发明还提供了所述非易失性存储器的制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体存储技术领域，尤其涉及一种非易失性存储器及其制备方法。

背景技术

进入21世纪，随着平板显示技术的迅速发展以及面板系统(SoP)对于薄膜晶体管存储器的需求不断增加，基于薄膜晶体管(TFT)的非易失性存储器逐渐成为国内外学者的研究热点。然而传统非易失性硅基MOSFET存储器与TFT无法实现工艺兼容，故研发出新型的非易失性TFT存储器显得十分必要。近些年来，非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)因具有制备工艺简单多样、电学性能优良以及高的可见光透射率等优点，在透明柔性电子器件等领域展现巨大的应用前景。2004年，日本东京工业大学的Hosono研究小组首次报道了高电子迁移率的柔性透明非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)，a-IGZO作为新一代薄膜晶体管的沟道层材料步入人们的视野。2008年韩国三星先进技术研究所首次报道了面向面板系统应用的a-IGZO沟道TFT存储器，至此基于a-IGZO TFT的非易失性存储器也逐渐成为了科研人员的研究热点之一。

电荷俘获层作为TFT存储器的关键组成部分，在影响存储器的数据保持特性、编程/擦除效率等方面发挥着重要的作用。早期人们主要采用金属纳米晶或缺陷富集介质材料作为a-IGZO TFT存储器的电荷俘获层，研究结果发现，制备的存储器很难进行负压擦除或擦除效率很低。于是人们研究发展了光擦除和光辅助电擦除的方式，以此实现器件的擦除操作，然而从a-IGZO TFT存储器实际应用的角度来看，光擦除和光辅助电擦除方式所需条件复杂，会极大限制a-IGZO TFT存储器的应用范围。由于电编程与擦除方式使得a-IGZOTFT存储器的擦写操作灵活易控，应用范围更广。故研发出能够同时实现高效电编程、擦除的a-IGZO TFT存储器显得尤为重要，具有较高的应用价值和研究意义。近些年来，人们采用单一的氧化物半导体材料作为电荷俘获层制备的a-IGZO TFT存储器同时实现了电编程与擦除操作，大大推动了a-IGZO TFT存储器实际应用的进程，但其存在操作电压高，电编程与擦除效率较低，数据保持特性欠佳，未达到人们的预期效果。

因此，有必要提供一种新型的非易失性存储器及其制备方法以解决现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于一种非易失性存储器及其制备方法，以解决现有技术中采用单一的氧化物半导体材料电荷俘获层制备的存储器中存在操作电压高，电编程与擦除效率较低，数据保持特性欠佳的问题。

为实现上述目的，本发明的所述非易失性存储器，包括源电极、漏电极、以及从下而上依次堆叠设置的栅极、电荷阻挡层、电荷俘获层、电荷隧穿层和有源沟道层，所述源电极和所述漏电极分别设置于所述有源沟道层的两侧且包覆部分所述有源沟道层，所述电荷俘获层包括若干N型氧化物半导体薄膜和若干P型氧化物半导体薄膜，所述N型氧化物半导体薄膜和所述P型氧化物半导体薄膜交替堆叠设置。

本发明的所述非易失性存储器的有益效果在于：通过所述电荷俘获层包括若干N型氧化物半导体薄膜和若干P型氧化物半导体薄膜，所述N型氧化物半导体薄膜和所述P型氧化物半导体薄膜交替堆叠设置，使得通过所述N型氧化物半导体薄膜和所述P型氧化物半导体薄膜的能带结构与缺陷能级的差异，不仅能使所述非易失性存储器可以同时实现电编程与擦除操作，以及具有良好的数据保持特性，而且所述N型氧化物半导体薄膜和所述P型氧化物半导体薄膜会使所述电荷俘获层内部产生内建电场，此内建电场的存在有利于降低所述非易失性存储器的操作电压，提高电编程与擦除效率。